JP2012009657A - 発熱部品と放熱部品の組付用金具およびこの組付用金具を用いたヒートシンク組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】ばねを固定するための留め具やブラケット等の別部品が不要で、簡便な構造にて発熱部品と放熱部品を互いに固定できるようにする。
【解決手段】１本の線材から形成され、この線材の途中に形成されて発熱部品８と放熱部品７に押え圧を与えるねじりトルクを発生させる少なくとも２つの螺旋部５，６と、線材の螺旋部５，６間に形成されて放熱部品７または発熱部品８を固定する第１の固定部２と、線材の両端にそれぞれ形成されて発熱部品８または放熱部品７を固定する第２の固定部３，４と、を有し、螺旋部５，６のねじりトルクによって所定の押さえ圧で発熱部品８と放熱部品７を互いに接触させて固定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、リード型パッケージＩＣのような電子機器の高発熱部品の冷却にヒートシンクのような放熱部品を用いる場合に、簡単に所定の押え圧でこれら高発熱部品と放熱部品を互いに接触させて固定することができる組付用金具に関する。

従来より、電子機器の高発熱部品の冷却にヒートシンクのような放熱部品が使用されている。これら発熱部品と放熱部品の固定は、一般にねじを所定のトルクで締め付けることによって行われている。また、板ばねや線ばねと留め具を用いて発熱部品と放熱部品を固定するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）、あるいはトーションばねとブラケットを併用してばね圧を与え、発熱部品と放熱部品を固定するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１８３６７９号公報（図５、図９） 特表２００１−５１５２７２号公報（図１）

ところで、発熱部品と放熱部品をねじを用いて固定する方式の場合、ねじに適切な締め付けトルクを与えることにより、発熱部品と放熱部品との押え圧を得ていた。しかし、この場合は、締め付けトルクの管理を行う必要があり、またねじの周辺部とそれ以外の部分での押え圧に差異を生じていた。さらに、組立後に締め付けトルクを確認することは困難であった。

一方、板ばねや線ばねを用いる方式の場合、ばねの押え圧の調整が難しい。更に、トーションばねを用いる固定方式を含むいずれのばね方式にあっても、従来は別部品である留め具やブラケットを併用して、これら留め具やブラケットによってばねの固定箇所を形成するようにしており、部品点数が増え、構成が複雑とならざるを得なかった。

本発明の技術的課題は、ばねを固定するための留め具やブラケット等の別部品が不要で、簡便な構造にて発熱部品と放熱部品を互いに固定できるようにすることにある。

本発明に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具は、１本の線材から形成されて発熱部品と放熱部品を固定する組付用金具であって、線材の途中に形成されて発熱部品と放熱部品に押え圧を与えるねじりトルクを発生させる少なくとも２つの螺旋部と、線材の螺旋部間に形成されて放熱部品または発熱部品を固定する第１の固定部と、線材の両端にそれぞれ形成されて発熱部品または放熱部品を固定する第２の固定部と、を有し、螺旋部のねじりトルクによって所定の押さえ圧で発熱部品と放熱部品を互いに接触させて固定するものである。

本発明の発熱部品と放熱部品の組付用金具においては、一般的にトーションばねと呼ばれる螺旋部のねじりトルクを、発熱部品と放熱部品の押え圧として与えるように構成しているので、螺旋部の巻き径や、巻き数、ねじれ角といった各要素を変えることによって所定の押え圧が得られ、板ばねや通常の線ばねに対して可動域を大きく取れる。このため、ばねの押え圧の調整が容易で、押え圧を安定させることができる。
また、１本の線材から形成される構造の中に、ねじりトルクを発生する少なくとも２つの螺旋部と、線材の螺旋部間に形成されて放熱部品または発熱部品を固定する第１の固定部と、線材の両端にそれぞれ形成されて発熱部品または放熱部品を固定する第２の固定部（２箇所）とを設けて、螺旋部のねじりトルクによって所定の押さえ圧で発熱部品と放熱部品を互いに接触させて少なくとも３箇所で固定するようにしているので、１つの部品のみで対象となる発熱部品と放熱部品を確実に固定することができるとともに、ねじりトルクによる押え圧が加わる部分を放熱や固定に適した位置に設定することができる。このため、発熱部品の発熱を効率よく放熱でき、発熱部品における熱による損失も低減できる。

本発明の実施の形態１に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付前の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付途中の状態、並びにヒートシンク組立体の組立途中の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態６に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図である。

実施の形態１．
以下、図示実施の形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付前の状態（ねじりトルクが発生していない状態）を示す斜視図、図２はその発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付途中の状態（ばねを開いた状態）、並びにヒートシンク組立体の組立途中の状態を示す斜視図、図３はその発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態（ばねを閉じ、所定のねじりトルクが発生している状態）、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図である。

本実施の形態の発熱部品と放熱部品の組付用金具は、図１のように組付用金具であるトーションばね部品１Ａが、１本の線材から形成されている。すなわち、トーションばね部品１Ａは、線材の途中にねじりトルクを発生する２つの螺旋部５，６を有し、これら螺旋部５，６間に、放熱部品であるヒートシンク７の形状に合わせてＵ字状に整形した第１の固定部２が形成されている。したがって、螺旋部５，６をねじることで、第１の固定部２によりヒートシンク７を固定し、かつこれに押え圧を与えることができるようになっている。

また、トーションばね部品１Ａの線材の両端には、発熱部品であるリード型パッケージＩＣ８を固定し、これに押え圧を与え得るように、リード型パッケージＩＣ８の形状に合わせて整形した第２の固定部３，４が形成されている。第１の固定部２と第２の固定部３，４の相対的な位置は、組み立て後にリード型パッケージＩＣ８とヒートシンク７の間に所定の押え圧を発生させ得るように、螺旋部５，６を軸とする円の接線方向に必要なねじりトルクを生じるよう、予め螺旋部５，６に所定のねじり角を与えた位置に設定されている。

次に、ヒートシンク組立体の組付手順について図１乃至図３により説明する。
まず、トーションばね部品１Ａのリード型パッケージＩＣ８を取り付けるための第２の固定部３，４を固定した状態で、ヒートシンク７を取り付けるための第１の固定部２を螺旋部５，６の回転方向（ねじり方向）に力を加えて上方に移動する。これにより、図２の如く、第２の固定部３，４と第１の固定部２の相対的な位置関係を変えることができる。この時、螺旋部５，６の回転方向にねじりトルクが発生しているため、図２の状態を維持するためには、第１の固定部２に力を加えた状態あるいは、固定した状態にしておく。

次に、このばねを開いた状態（図２の状態）で、第１の固定部２に放熱部品であるヒートシンク７を取り付ける。一方、第２の固定部３，４には、発熱部品であるリード型パッケージＩＣ８を取り付ける。この時、第２の固定部３，４の先端が、リード型パッケージＩＣ８のボディに形成した切り欠き８ａ，８ｂの位置と重なるようにする。

次いで、第１の固定部２に加えた力を緩める、もしくは固定した状態を開放し、第１の固定部２とそれに取り付けられたヒートシンク７を、螺旋部５，６のねじりトルクにより、螺旋部５，６の回転方向に沿って移動させる。これにより、トーションばね部品１Ａは図３の状態となり、リード型パッケージＩＣ８の発熱面が、ヒートシンク７に接触する状態で組み合わされ（重ね合わされ）固定される。

図３の状態において、トーションばね部品１Ａは、図１の取り付け前の状態（ねじりトルクが発生していない状態）に対し、第１の固定部２が螺旋部５，６のねじり方向に移動した位置にあるため、螺旋部５，６には、トーションばね部品１Ａが取り付け前の状態に戻ろうとする力すなわち反回転方向のねじりトルクが生じる。これにより、第１の固定部２には螺旋部５，６を回転軸とする円の接線方向で図３の下方向に、また第２の固定部３，４には螺旋部５，６を回転軸とする円の接線で図３の上方向に力が加わる。これにより図３において第１の固定部２に取り付けられたヒートシンク７と第２の固定部３，４に取り付けられたリード型パッケージＩＣ８の接触面には押え圧が継続的に与えられる。

以上のように、本実施の形態においては、トーションばね部品１Ａ以外の部品を用いることなく発熱部品であるリード型パッケージＩＣ８と放熱部品であるヒートシンク７を組合せることができる。また、２つの螺旋部５，６のねじりトルクは、第１の固定部２と第２の固定部３の間、及び第１の固定部２と第２の固定部４の間に、それぞれ作用するため、３点が安定した位置状態を保つとともに、それぞれの箇所に必要な押え圧を与えることができる。このため、発熱部品の発熱を効率よく放熱でき、発熱部品における熱による損失も低減でき、延いてはこのトーションばね部品１Ａ（組付用金具）を用いたヒートシンク組立体の信頼性を向上させることができる。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態（ばねを閉じ、所定のねじりトルクが発生している状態）、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態の発熱部品と放熱部品の組付用金具は、図４のように組付用金具であるトーションばね部品１Ｂのリード型パッケージＩＣ８を取り付ける第２の固定部３，４の先端を、それぞれ扁平部３ａ，４ａに形成し、リード型パッケージＩＣ８に作用する押え圧を扁平部３ａ，４ａによって分布させ、より広い面積で支える構造としている。また、トーションばね部品１Ｂのヒートシンク７を取り付ける第１の固定部２には、組立の際にトーションばね部品１Ｂの開閉操作を容易にするため、操作の際の保持部分となる凸部２ａを設けた構造としている。それ以外の構成は前述の実施の形態１と同様である。

本実施の形態においては、トーションばね部品１Ｂの第２の固定部３，４の先端の扁平部３ａ，４ａによりリード型パッケージＩＣ８に加えられる圧力を分布させることができるので、リード型パッケージＩＣ８に対する機械的負荷を軽減することができ、延いてはこのトーションばね部品１Ｂ（組付用金具）を用いたヒートシンク組立体の信頼性を向上させることができる。

また、トーションばね部品１Ｂのヒートシンク７を取り付ける第１の固定部２に設けた凸部２ａにより、トーションばね部品１Ｂの開閉操作が容易となり、組立作業性が向上する。

実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態（ばねを閉じ、所定のねじりトルクが発生している状態）、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態の発熱部品と放熱部品の組付用金具は、図５のように組付用金具であるトーションばね部品１Ａのリード型パッケージＩＣ８を取り付ける第２の固定部３，４に、リード型パッケージＩＣ８の台座となる発熱部品位置決め部材１０を取り付け、発熱部品位置決め部材１０によって、リード型パッケージＩＣ８の位置決めを行うとともに、発熱部品位置決め部材１０を介して、第２の固定部３，４の押え圧を、リード型パッケージＩＣ８に与えるように構成したものである。それ以外の構成は前述の実施の形態１と同様である。

本実施の形態においては、発熱部品位置決め部材１０を介して、第２の固定部３，４の押え圧を、リード型パッケージＩＣ８に与えるようにしているので、リード型パッケージＩＣ８に対する機械的負荷を更に軽減することができ、延いてはこのトーションばね部品１Ａ（組付用金具）を用いたヒートシンク組立体の信頼性を一層向上させることができる。

実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態（ばねを閉じ、所定のねじりトルクが発生している状態）、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態の発熱部品と放熱部品の組付用金具は、図６のように組付用金具であるトーションばね部品１Ｃの２つの螺旋部５，６のうち、一方の螺旋部５を更に２つの螺旋部５ａ，５ｂに分け、その間に新たに第１の固定部２ｂを追加して、ねじりトルクを発生する３つの螺旋部５，５ａ，５ｂと、放熱部品であるヒートシンク７を固定する２つの第１の固定部２，２ｂを持つ構造としたものである。それ以外の構成は前述の実施の形態１と同様である。

本実施の形態においては、左右非対称の押え圧を、発熱部品であるリード型パッケージＩＣ８と放熱部品であるヒートシンク７に与えることができる。したがって、より冷却効果を高めたい部分に対応させて第１の固定部２ｂを追加することで、特定部位の冷却効果を高めることができ、延いてはこのトーションばね部品１Ｃ（組付用金具）を用いたヒートシンク組立体の信頼性を向上させることができる。

実施の形態５．
図７は本発明の実施の形態５に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態（ばねを閉じ、所定のねじりトルクが発生している状態）、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態の発熱部品と放熱部品の組付用金具は、図７のように組付用金具であるトーションばね部品１Ｄを、発熱部品である縦型のリード型パッケージＩＣ８Ａに適用したものである。すなわち、トーションばね部品１Ｄの螺旋部５，６の間に、発熱部品である縦型のリード型パッケージＩＣ８Ａを保持する幅広の第１の固定部２ｃを形成し、トーションばね部品１Ｄの両端に、放熱部品であるヒートシンク７を保持する第２の固定部３，４を形成したものである。それ以外の構成は前述の実施の形態１と同様である。

本実施の形態においては、トーションばね部品１Ｄを、螺旋部５，６の回転方向（ねじり方向）にねじることで、ねじりトルクを発生させることができ、縦型のリード型パッケージＩＣ８Ａとヒートシンク７に必要な押え圧を与えることができる。このため、発熱部品の発熱を効率よく放熱でき、発熱部品における熱による損失も低減でき、延いてはこのトーションばね部品１Ｄ（組付用金具）を用いたヒートシンク組立体の信頼性を向上させることができる。

実施の形態６．
図８は本発明の実施の形態６に係る発熱部品と放熱部品の組付用金具の取付後の状態（ばねを閉じ、所定のねじりトルクが発生している状態）、並びにヒートシンク組立体の組立後の状態を示す斜視図であり、図中、前述の実施の形態１と同一機能部分には、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態の発熱部品と放熱部品の組付用金具は、図８のように組付用金具であるトーションばね部品１Ｅを、発熱部品であるフラット型パッケージＩＣ９に適用したものである。すなわち、トーションばね部品１Ｅは、そのフラット型パッケージＩＣ９を取り付ける第２の固定部３，４が、フラット型パッケージＩＣ９の位置決め部材であるプリント配線板１１の穴１１ａ，１１ａ（一方のみ図示する）にそれぞれ貫通し、プリント配線板１１の裏面側と係合するように取り付けられ、プリント配線板１１を介して第２の固定部３，４の押え圧をフラット型パッケージＩＣ９に与えるように構成したものである。それ以外の構成は前述の実施の形態１と同様である。

本実施の形態においては、発熱部品位置決め部材であるプリント配線板１１を介して、第２の固定部３，４の押え圧を、フラット型パッケージＩＣ９に与えるようにしているので、フラット型パッケージＩＣ９に対する機械的負荷を軽減することができ、延いてはこのトーションばね部品１Ｅ（組付用金具）を用いたヒートシンク組立体の信頼性を向上させることができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ トーションばね部品（組付用金具）、２，２ｂ，２ｃ 第１の固定部、２ａ 凸部、３，４ 第２の固定部、３ａ，４ａ 扁平部、５，５ａ，５ｂ，６ 螺旋部、７ ヒートシンク（放熱部品）、８ リード型パッケージＩＣ（発熱部品）、８Ａ 縦型のリード型パッケージＩＣ（発熱部品）、９ フラット型パッケージＩＣ（発熱部品）、１０ 発熱部品位置決め部材、１１ プリント配線板（発熱部品位置決め部材）。

Claims (3)

1. １本の線材から形成されて発熱部品と放熱部品を固定する組付用金具であって、
   前記線材の途中に形成されて前記発熱部品と前記放熱部品に押え圧を与えるねじりトルクを発生させる少なくとも２つの螺旋部と、
   前記線材の前記螺旋部間に形成されて前記放熱部品または前記発熱部品を固定する第１の固定部と、
   前記線材の両端にそれぞれ形成されて前記発熱部品または前記放熱部品を固定する第２の固定部と、を有し、
   前記螺旋部のねじりトルクによって所定の押さえ圧で前記発熱部品と前記放熱部品を互いに接触させて固定することを特徴とする発熱部品と放熱部品の組付用金具。
2. 前記第２の固定部が係合可能な発熱部品位置決め部材を更に有し、該位置決め部材を介して前記発熱部品が前記第２の固定部に固定されるようになっているとともに、前記放熱部品が前記第１の固定部に固定されるようになっていることを特徴とする請求項１記載の発熱部品と放熱部品の組付用金具。
3. 請求項１又は請求項２記載の発熱部品と放熱部品の組付用金具を用いたヒートシンク組立体。

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